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Die
Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere
ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug.
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Bei
landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen kommen Bremsvorrichtungen zum
Einsatz, die eine Betriebsbremse und eine Feststellbremse aufweisen können. Diese
Betriebsbremsen und Feststellbremsen müssen im Einsatz aufgrund des
hohen Gewichts der Nutzfahrzeuge sowie der geschleppten Lasten hohe
Leistungsanforderungen erfüllen.
Dabei sind die Bremsvorrichtungen bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen
auch im Abtriebsstrang auf der Abtriebswelle vorgesehen.
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Die
Abtriebswelle weist dabei im Vergleich zu einer Raddrehzahl eine
deutlich höhere
Drehzahl auf. Folglich weisen Bremslamellen der Bremsvorrichtung,
die an der Abtriebswelle angeordnet sind, und stationäre Bremslamellen,
die an einem drehfesten Gehäuse
der Bremsvorrichtung angeordnet sind, eine hohe Drehzahldifferenz
auf. Somit kann sich bei einem Bremsvorgang, aufgrund der Reibung
zwischen den Bremslamellen, eine unerwünscht hohe Wärmeentwicklung
in der Bremsvorrichtung ergeben.
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Dieser
Wärmeentwicklung
kann beispielsweise bei einer in ein Getriebe integrierten Ringkolbenbremse,
wie z. B. einer Kardanbremse, durch eine Kühlung der Bremslamellen entgegengewirkt werden.
Die Bremslamellen sind dabei derart in der Bremsvorrichtung angeordnet,
dass sie mit wärmeabführendem Öl in Kontakt
gebracht werden. Dabei kann die für die Kühlung der Bremslamellen benötigte Ölmenge,
abhängig
von der sich ergebenden Wärmeentwicklung,
durch eine Pumpeneinheit, wie z. B. eine Getriebepumpe, gesteuert
werden. Bei einer hohen Drehzahl der Abtriebswelle muss durch die
Getriebepumpe eine größere Ölmenge zur
Kühlung
der Bremsvorrichtung befördert
werden. Diese größere Ölmenge kann
nur durch eine höhere
Leistung der Getriebepumpe zur Verfügung gestellt werden. Jedoch
verringert diese erhöhte
Leistung der Getriebepumpe die im Nutzfahrzeug insgesamt zur Verfügung stehende
Nutzfahrzeugleistung. Folglich wird die Nutzfahrzeugleistung unter
anderem von der von der Getriebepumpe benötigten Leistung beeinflußt.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun
darin, eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine bessere
Kühlung
der Bremsvorrichtung bei einem geringeren Nutzfahrzeugleistungsverlust
sichergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass zusätzlich
zu der von der Getriebepumpe bereitge stellten Ölmenge eine weitere Ölmenge aus
einem Ölraum
in die Bremsvorrichtung zuführbar
ist. Somit steht der erfindungsgemäßen Ausführung eine insgesamt größere Ölmenge zur
Kühlung
von Bremselementen zur Verfügung
als bei der Ausführung,
bei der die Ölmenge allein
von der Getriebepumpe zur Verfügung
gestellt wird. Durch die größere zur
Verfügung
stehende Ölmenge
kann somit auch eine unerwünschte
Wärmeentwicklung
in der Bremsvorrichtung besser abgeführt werden. Vielmehr kann die
aus dem Ölraum
zugeführte Ölmenge die
durch die Getriebepumpe zugeführte Ölmenge übersteigen,
so dass sogar eine kleinere leistungsschwächere Getriebepumpe ausreicht.
Infolge des Einsatzes einer kleineren leistungsschwächeren Getriebepumpe
verringern sich auch die durch die Getriebepumpe verursachten Nutzfahrzeugleistungsverluste.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die aus dem Ölraum zugeführte zusätzliche Ölmenge steuerbar
ist. Somit kann sichergestellt werden, dass sich bei einem Bremsvorgang
eine größere Ölmenge innerhalb
eines Bremselementraums befindet als bei einem Betriebszustand,
bei dem die Bremse nicht betätigt
ist. Folglich reduziert sich auch der durch das Öl im Bremselementraum bewirkte
Widerstand gegen eine Drehung der Bremslamellen, die zum Teil in
das Ölbad
des Bremselementraums ragen. Somit verringern sich die dadurch bewirkten Leistungsverluste
(Durchtriebsverluste).
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass die Trennung eines Bremsraums von einer Einlassleitung, die
mit dem Ölraum
verbunden ist, durch ein in der Bremsvorrichtung bereits vorhandenes
verschiebbares erstes Steuerelement erfolgt. Dadurch muss die Bremsvorrichtung
nur noch derart angepasst werden, dass beispielsweise in dem Ge häuse der
Bremsvorrichtung eine Zulauföffnung
vorgesehen wird, die die Einlassleitung mit dem Bremsraum verbindet.
Diese Zulauföffnung
kann dabei kostengünstig,
beispielsweise beim Gießen
des Gehäuses,
hergestellt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass beispielsweise ein Verbindungselement zwischen dem Bremsraum
und dem Ölraum
derart ausgebildet sein kann, dass eine konstante Ölzufuhr
in einen Bremsraum der Bremsvorrichtung sichergestellt werden kann.
Dadurch kann beispielsweise in einem Notlaufbetrieb des Fahrzeugs,
bei dem eine Bremswirkung allein durch die Feststellbremse erfolgen
soll, sichergestellt werden, dass die Bremselemente ausreichend
gekühlt werden.
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Einzelheiten
der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine
Bremsvorrichtung, bei der kein Bremsvorgang erfolgt,
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2 eine
Bremsvorrichtung, bei der ein Bremsvorgang erfolgt.
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1 zeigt
eine Bremsvorrichtung 1, bei der kein Bremsvorgang erfolgt.
Die Bremsvorrichtung 1 weist ein stationäres, nicht-rotierendes
Gehäuse 100 auf,
das mit einem Ende in einem Ölraum 130 angeordnet
ist. Der Ölraum 130 ist
dabei nur zu einem vorgegebenen Bereich mit Öl gefüllt. Zusätzlich ist der Ölraum 130 beispielsweise
in einer in der 1 nicht dargestellten Getriebeeinheit
des Nutzfahrzeugs angeordnet. Dabei steht nur ein Teil des Gehäuses 100 mit
dem sich in dem Ölraum 130 befindlichen Ölbad in
Kontakt. Des Weiteren weist das Gehäuse 100 in seinem
in den Ölraum 130 ragenden
Gehäuseteil eine
Aussparung 101 auf. Diese Aussparung 101 ist oberhalb
des sich innerhalb des Ölraums 130 ausbildenden Ölbads angeordnet.
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Innerhalb
des Gehäuses 100 sind
ein Steuerungsraum 160 und ein Bremselementraum 142 ausgebildet.
Des Weiteren ist innerhalb des Gehäuses 100 eine drehbare
Abtriebswelle 110 angeordnet, die durch den Steuerungsraum 160 und
den Bremselementraum 142 geht. In dem Bremselementraum 142 sind
Bremselemente 140, 141 angeordnet, die in diesem
Ausführungsbeispiel
als Bremslamellen 140, 141 ausgebildet sind. Dabei
sind die Bremslamellen 140, 141 jeweils alternierend
auf dem drehfesten Gehäuse 100 und
der Abtriebswelle 110 befestigt. Des Weiteren ragt ein
Ende der Bremselemente 140, 141 in einen in dem
Bremselementraum 142 befindlichen Ölsumpf.
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In
dem Steuerungsraum 160 sind ein erstes und zweites Steuerelement 120, 122 angeordnet. Das
erste und zweite Steuerelement 120, 122 sind jeweils
zylinderförmig
ausgebildet, wobei sie an einem Ende jeweils einen Flansch aufweisen.
Zusätzlich
ist im Steuerungsraum 160 ein erstes Federelement 124 angeordnet,
das mit einer Stirnseite des Flanschendes des zweiten Steuerelements 122 und
dem Gehäuse 100 gekoppelt
ist. Hingegen weist das Flanschende des ersten Steuerelements 121 mit
seiner Stirnseite zu dem Bremselementraum 142. Zwischen dem
ersten und zweiten Steuerelement 120, 121 ist ein
zweites Federelement 170 angeordnet. Dabei ist dieses zweite
Federelement 170 beispielsweise als Zugfeder ausgebildet.
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In
dem in 1 dargestellten Fall steht das erste Steuerelement 120 mit
dem zweiten Steuerelement 122 in Kontakt. Da bei berührt die
Stirnseite des von dem Bremselementraum 142 abgewandten
Endes des ersten Steuerelements 120 die zum ersten Steuerelement 120 weisende
Oberfläche
des Flanschendes des zweiten Steuerelements 122. Des Weiteren
steht in diesem dargestellten Fall die Stirnseite des Flanschendes
des ersten Steuerelements 120 nicht im Kontakt mit den
Bremselementen 140, 141.
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Zwischen
dem ersten Steuerelement 120 und dem Gehäuse 100 ist
ein erster Steuerraum 121 ausgebildet. Darüber hinaus
ist zwischen dem ersten Steuerelement 120 und dem zweiten
Steuerelement 122 ein Bremsraum 150 ausgebildet,
der mit dem Bremselementraum 142 fluidisch verbunden ist.
Des Weiteren ist zwischen dem zweiten Steuerelement 122,
dem Gehäuse 100 und
einem Ringelement 125 ein zweiter Steuerraum 123 ausgebildet.
Das Ringelement 125 ist dabei verschiebefest an dem Gehäuse 100 angeordnet.
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Dabei
bildet der erste Steuerraum 121 mit dem ersten Steuerelement 120 einen
Teil einer Betriebsbremse aus. Der zweite Steuerraum 123 bildet mit
dem zweiten Steuerelement 122 und dem ersten Federelement 124 einen
Teil der Feststellbremse aus.
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Zwischen
einem Gehäuse
der nicht dargestellten Getriebeeinheit und dem Gehäuse 100 der Bremsvorrichtung
ist im Bereich des Ölbads
eine Einlaßleitung 180 ausgebildet.
Des Weiteren weist das Gehäuse 100 eine
Zulauföffnung 190 auf, über die der
Bremsraum 150 mit der Einlassleitung 180 fluidisch
verbindbar ist. Der Bremsraum 150 ist dabei mit dem Ölraum 130 fluidisch
verbunden. Die Zulauföffnung 190 befindet
sich an dem Teil des Gehäuses 100,
der in das Ölbad
ragt, also unterhalb des Ölpe gels.
In einem Zustand der Betriebsbremse, bei dem keine Bremswirkung
durch diese ausgeübt
wird, wird die Zulauföffnung 190 durch
eine Umfangsfläche
des ersten Steuerelements 120 verschlossen. Folglich kann
in dieser Stellung des ersten Steuerelements 120 kein Öl über die
Einlassleitung 180 in den Bremsraum 150 strömen.
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Ein
axiales Verschieben des ersten und/oder zweiten Steuerelements 120, 122 kann
jeweils mittels des ersten und/oder zweiten Steuerraums 121, 123 gesteuert
werden. In dem in 1 dargestellten Fall ist der
im zweiten Steuerraum 123 vorherrschende Steuerdruck erhöht. Somit
ergibt sich eine Kraftausübung
auf das zweite Steuerelement 122 in Richtung zum ersten
Federelement 124. Folglich verschiebt sich das zweite Steuerelement 122 in
diese Richtung, wodurch das erste Federelement 124 zusammengedrückt wird.
Des Weiteren ist in diesem Fall der im ersten Steuerraum 121 vorherrschende Steuerdruck
nicht erhöht.
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Aufgrund
der Kopplung des ersten Steuerelements 120 mit dem zweiten
Steuerelement 122 über
das zweite Federelement 170, verschiebt sich das erste
Steuerelement 120 in die gleiche Richtung wie das zweite
Steuerelement 121. In dem in 1 dargestellten
Fall ist die Zulauföffnung
somit durch das erste oder zweite Steuerelement 120, 122 verschlossen.
Somit kann das in der Einlassleitung 180 befindliche Fluid
nicht in den Bremsraum 150 strömen.
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Die
in 1 dargestellte Stellung der Steuerelemente 120, 122 entspricht
dabei einer Stellung der Bremsvorrichtung, bei der keine Bremswirkung auf
die Abtriebswelle 110 ausgeübt werden soll.
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2 zeigt
eine Bremsvorrichtung bei der eine Bremswirkung durch die Betriebsbremse
erfolgt. Bei einer gewünschten
Bremswirkung durch die Betriebsbremse verschiebt sich das erste
Steuerelement 120 aufgrund der Druckerhöhung im ersten Steuerraum 121 in
Richtung zu den Bremselementen 140, 141. Diese
Verschiebung erfolgt solange bis das erste Steuerelement 120 mit
den Bremselementen 141, 140 in Kontakt steht und
somit eine Bremswirkung auf die Abtriebswelle 110 erfolgt.
In diesem Fall ist der im zweiten Steuerraum 123 vorherrschende Steuerdruck
erhöht,
so dass sich das zweite Steuerelement 122 nicht verschiebt.
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Durch
die Verschiebung des ersten Steuerelements 120 in Richtung
der Bremselemente 140, 141 ist die Zulauföffnung nicht
mehr durch die Umfangsfläche
des ersten Steuerelements 120 vollständig verschlossen. Somit wird
eine fluidische Verbindung zwischen der Einlassleitung 180 und
dem Bremsraum 150 ermöglicht.
Dadurch kann ausgehend vom Ölraum 130 Öl über die
Einlassleitung 180 in den Bremsraum 150 einströmen. Zusätzlich strömt das in
dem Bremsraum 150 befindliche Öl weiter in den Bremselementraum 142 und
kommt somit mit den Bremselementen 140, 141 in
Kontakt, wodurch die Bremselemente 140, 141 gekühlt werden.
Das in dem Bremselementraum 142 befindliche Öl wird durch
die Drehung der Abtriebswelle 110 und der darauf angeordneten
zweiten Bremselemente 140 über die im Gehäuse 100 angeordnete
Aussparung 101 ausgeschleudert.
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Dieses
aus der Bremsvorrichtung 1 ausgeschleuderte erwärmte Öl kann im
Folgenden durch in einem Ölkreislauf
angeordnete Bau komponenten, die in der 2 nicht
dargestellt sind, gekühlt
werden.
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Nach
einem Bremsvorgang durch die Betriebsbremse, wird der im ersten
Steuerraum 121 vorherrschende Steuerdruck abgesenkt. Folglich
wird das erste Steuerelement 120, aufgrund der Kopplung mit
dem zweiten Federelement 170, in Richtung zum zweiten Steuerelement 122 geschoben.
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Bei
einer in den 1 und 2 nicht
dargestellten Bremswirkung durch die Feststellbremse wird ausgehend
von 1 der im zweiten Steuerraum 123 vorherrschende
Steuerdruck abgesenkt. Folglich wird das zweite Steuerelement 122,
aufgrund der durch das erste Federelement 124 auf das Flanschende
des zweiten Steuerelements 122 ausgeübten Federkraft, in Richtung
zu den Bremselementen 140, 141 verschoben. Da
das zweite Steuerelement 122 mit dem ersten Steuerelement 121 in Kontakt
steht, wird dementsprechend auch das erste Steuerelement 121 in
Richtung der Bremselemente 140, 141 verschoben.
Dabei werden die Steuerelemente 120, 122 soweit
verschoben, bis das erste Steuerelement 121 mit den Bremselementen 140, 141 in
Kontakt steht. In diesem Fall wird ein fluidisches Verbinden des
Bremsraums 150 mit der Einlassleitung 180 durch
die Steuerelemente 120, 122 verhindert.
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Alternativ
zu den in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen
kann unabhängig
von der Stellung der Steuerelemente 120, 122 eine
kontinuierliche Ölzufuhr
aus der Einlassleitung 180 in den Bremsraum 150 eingestellt
werden. Dies könnte
beispielsweise durch eine in dem ersten und/oder zweiten Steuerelement 120 angeordnete
Kerbe erfolgen. Alternativ kann die zugeführte Ölmenge über eine die Einlassleitung 180 und
den Bremsraum 150 verbindende Bohrung gesteuert werden.
Die Bohrung könnte
dabei in dem ersten und/oder zweiten Steuerelement 120, 121 ausgebildet
werden.